纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

发布时间：2024-09-24 10:11
作者：AMEYA360
来源：纳芯微
阅读量：623

　　摘要

　　旋转变压器因其高可靠性，高精度的特性，被广泛用于电机控制速度和位置的检测，其中包括在汽车和工业领域中的混合动力电动汽车 (HEV) 牵引逆变器，电动汽车 (EV)，电动动力转向，电机驱动和伺服机构应用。

　　本应用笔记介绍了纳芯微为旋转变压器驱动所设计的功率放大器 NSOPA240x系列(即NSOPA2401/2)的特性和典型设计要点。NSOPA2401/2 将单 / 双通道的功率放大器、过温关断，限流保护功能集成在单芯片上，降低了设计复杂性和系统成本，提高了可靠性和性能。

　　01、旋转变压器和驱动运放简介

　　旋转变压器可用来精确测量角度位置和转速，部署在工业电机控制、伺服器、机器人、电动和混动汽车等的动力系统单元中。旋转变压器在这些应用中可以长期承受严苛条件的考验，是恶劣环境下的完美选择。旋转变压器有三个绕组，包括有一个初级绕组、两个正交分布的次级绕组，共三组线圈，对外共有 6 条引线。其中，激励线圈接受输入的正弦型激励电流，而正交的两个感应线圈，依据旋变的转子、定子之间的相互位置关系，调制出具有 sin 正弦和 cos 余弦包络的检测信号。

　　当激励信号是 sinωt，转子与定子间的角度为θ，则正弦信号为sinωt×sinθ，而余弦信号则为 sinωt×cosθ。根据 sin、cos 信号和原始的激励信号，通过必要的检测和比较电路即可高分辨率地检测出转子位置。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图1. 旋转变压器关键参数

　　根据旋转变压器的特性，驱动运放需要的特性：

　　• 旋转变压器的励磁原边线圈通常具有小于 100Ω的较低 DCR ( 直流电阻 )，因此需要有最高可至 200mA的较强电流输出能力才可以驱动线圈。

　　• 为了保证高精度以及高线性度，在旋转变压器的应用中需要具备较高的 SR(压摆率 Slew Rate)。

　　• 旋转变压器的常见激励方式为差分推挽输出，对放大器要求较宽的带宽以及较高的开环增益，以确保信号不失真。

　　• 汽车应用 EMI 环境复杂，为了保证励磁功率放大电路不被干扰，放大电路需要具备一定的 EMI 抑制能力。

　　• 作为高功率驱动级，需要具备限流和过温关断功能，保证系统的可靠性和鲁棒性。

　　• 传统的解决方案是利用通用运放和分立三极管搭建高输出电流，电路复杂可靠性低，且难以集成热关断和限流保护等功能。NSOPA240x运算放大器具有高电流输出能力，最大可支持 400mA 的持续电流输出，集成了过温关断，限流保护等安全功能，满足各类旋转变压器驱动的需求。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图2 纳芯微用于旋变驱动的运放 NSOPA240x 关键参数 & 特性

　　1.1、输出电流

　　输出电流能力和输出摆幅是功率放大器最重要的指标之一，负载电流与输出摆幅之间的关系直接决定在驱动运放上的耗散功率。NSOPA240x 设计为最高 400mA 持续输出电流能力，完全满足各类旋转变压器驱动要求。

　　1.2、摆率

　　为了保证旋转变压器能够无失真地被驱动，一个关键前提是需要有足够的压摆率，对于正弦信号不失真的最低要求如以下公式所示：

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　以 7Vrms，10KHz 的激励信号为例，保证不失真所需的最低压摆率为：

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　下图显示的是不同频率与不同幅值的激励信号与所需的最小压摆率的关系。NSOPA240x 上升压摆率为6.5 V/μs,，下降压摆率为 7V/μs，完全满足旋转变压器驱动的应用。

纳芯微NSOPA240x系列功率放大器应用介绍

　　图3 旋转变压器驱动运放所需最小摆率与驱动信号频率幅值关系

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

上一篇：晶科鑫：晶振在工业4.0的应用

下一篇：三星电子开发出其首款基于第八代V-NAND的车载SSD

在线留言询价

相关阅读
支持最高1500W电机驱动，纳芯微NSUC1602轻松应对大电流挑战
行业新闻

支持最高1500W电机驱动，纳芯微NSUC1602轻松应对大电流挑战

　　新能源汽车市场正步入一个群雄逐鹿、竞争白热化的格局重塑阶段，系统性能的些许提升和技术创新上的差异化都将成为企业增强竞争力的关键所在。在此背景下，热管理系统的高效化与智能化发展无疑成为了推动行业进步的重要一环。　　作为国内领先的汽车芯片供应商，纳芯微继2023年初国内首发车用小电机驱动SoC NSUC1610后，今日正式宣布推出高集成度嵌入式电机控制IC NSUC1602。与集成了LIN和MOS功率级的单芯片NSUC1610相比，NSUC1602集成式SoC支持外置独立功率MOSFET的设计，这一创新方案能够轻松应对更大电流需求的场景。　　此外，NSUC1602集成3路半桥预驱，从而将电机控制功率范围提升至20W-1500W。这一提升不仅进一步优化了BLDC电机的控制性能，更能满足更高功率输出的应用需求。　　在新能源汽车领域，热管理系统尤为复杂，对确保车辆的整体性能至关重要。它承担着对电动机、电力电子设备和电池进行温度管理的重任，同时确保座舱内乘客的舒适度达到理想状态。一个高效的热管理系统不仅有助于延长电池使用寿命，还能防止因过热引发的热失控风险，为新能源汽车的安全运行保驾护航。　　为了实现这些目标，热管理系统高度依赖于多种执行器的精确控制，如电动压缩机、电子水泵、油泵和风扇电机、阀门和暖通空调控制模块等等。这些执行器的电机通常需要具备高功率输出的能力，以确保在各种工况条件下都能实现稳定且精确的性能表现，从而满足新能源汽车热管理系统对于高效、精准控制的严苛要求。　　纳芯微推出的高集成度嵌入式电机控制IC NSUC1602凭借其卓越的高集成度特性和强大电机控制算法，在新能源汽车关键执行器的管理中发挥了举足轻重的作用。该芯片内部集成ARM® Cortex®-M3和高效的三相预驱电路，能够支持更为先进、复杂的电机控制算法，包括FOC矢量控制或无感六步换相控制。这些高级算法的应用，极大地提升了电动机和电子设备的温度管理精度与效率，为智能三相无刷直流电机控制领域，如汽车电子冷却扇、电子水泵等提供了强有力的技术支持。此外，NSUC1602还通过一系列优化设计，显著提升了系统的整体能效，确保在高负荷运行环境下的稳定表现。　　NSUC1602不仅满足AEC-Q100 Grade 0可靠性标准，能够在极端高温环境(晶圆结温高达175℃)下稳定运行，其内置的诊断和保护功能也得到了进一步强化。片上系统内嵌了各种诊断和保护功能，确保了系统的高可靠性，为用户提供了全面的安全保障。　　在保持高度集成化设计的同时，NSUC1602还优化了电源管理方案。LIN端口支持±40V过反压耐压要求，BVDD引脚则支持-0.3V~40V的耐压范围，能够由12V汽车电池供电，从而简化系统设计，还显著减少了开发成本。　　针对多样化的场景，NSUC1602展现出了其广泛的适用性。无论是汽车电子水泵、冷却风扇、空调鼓风机，还是座椅调节、天窗控制、尾门控制等需要精确温控与高效动力传输的BLDC和BDC应用，NSUC1602都能凭借其卓越的电机控制性能发挥关键作用。其优化的电源管理方案，确保了这些设备在提供卓越性能的同时,还能实现能耗的大幅降低与使用寿命的显著延长。　　NSUC1602系列性能参数　　32位ARM® Cortex®-M3　　64 KB闪存，4 KB SRAM，2.5 KB NVRAM　　片上高精度晶振，主频为48MHz　　35KHz 低功耗和低速时钟　　工作电压范围5.5V~28V　　1路12位高精度ADC　　1路8位DAC和比较器　　3路反电动势比较器(BEMFC)　　1路SPI通信接口，支持3线/4线　　LIN PHY支持LIN2.x　　1路窗口看门狗和1路数字看门狗　　支持最大300mA可配置的电流型三相预驱电路GDU　　1路5V LDO输出支持外部带载　　支持最高耐压55V的charge pump　　内部集成两路温度传感器用于过热关断保护　　休眠模式功耗全温区范围内小于50μA　　满足AEC-Q100 Grade 0标准　　封装：QFN40(5mm×5mm)，支持wet-table flank　　丰富设计支持　　当前我们可以对外提供NSUC1602-EVALKIT开发板，开发板上集成DAP-Link电路方便客户直接连接电脑快速调试。并且可以提供软件例程使用说明以及电机算法控制的相关应用笔记。
2024-12-16 14:13 阅读量：291
支持16位PWM调光，集成4路LED驱动，纳芯微氛围灯驱动NSUC1500点亮座舱新体验
行业新闻

支持16位PWM调光，集成4路LED驱动，纳芯微氛围灯驱动NSUC1500点亮座舱新体验

　　近日，纳芯微宣布其SoC产品系列NovoGenius家族迎来新成员——高集成度氛围灯驱动SoC产品NSUC1500-Q1。　　该产品通过集成ARM® Cortex®-M3内核与4路高精度电流型LED驱动，支持16位独立PWM调光和6位模拟调光功能，能够实现更精准的调光混色控制，并有效补偿光衰现象。此外，NSUC1500-Q1系列也满足AEC-Q100 Grade 1和CISPR 25 Class 5 EMC标准，确保了产品的高可靠性和灵活性。　　这一创新产品将助力打造更高效、更具创新性的智能座舱照明方案，为用户带来更加卓越的视觉体验。　　伴随汽车个性化创新的不断推进，未来的汽车将不再仅仅是交通工具，而是演变为充满情感与智能化的移动生活空间。智能座舱的快速发展，进一步激发了终端用户对更加智能、舒适驾乘体验的强烈需求。在此背景下，车内氛围的营造日益受到重视，用户期望通过氛围灯与其他座舱应用融合交互，来提升整个座舱的沉浸感和情感连接体验。　　座舱氛围灯的角色也随之悄然转变，它不再局限于传统的照明与装饰功能，而是成为了提升驾乘体验的核心要素。通过个性化的定制、智能响应行驶状态以及增强的智能互动功能，车内氛围灯能够显著加强驾乘者的沉浸感与归属感，为每一位营造出独一无二的驾乘氛围。　　NSUC1500-Q1是一款高集成度氛围灯驱动SoC，其内部不仅搭载了ARM® Cortex®-M3处理器核心，配备了4路LED驱动电路，还集成了高精度恒流源、信号控制以及LIN接口，使得每个LED的电流都能够得到精确控制，完美适配复杂多变的氛围灯设计需求，支持对大量灯珠进行灵活调控。借助内部的高精度PWM信号，NSUC1500-Q1能够实现更为细腻平滑的调光与混色效果，并且能够有效补偿RGB氛围灯因温度波动和长期使用老化而产生的亮度衰减，确保灯光效果的持久稳定与卓越表现。　　高系统可靠性与保护机制　　NSUC1500-Q1在系统可靠性方面表现出色，不仅满足AEC-Q100 Grade 1的严格可靠性标准，而且内置了先进的片上系统级LED诊断与保护功能。这一设计进一步增强了系统的整体可靠性，确保了氛围灯系统在各种复杂环境下的稳定运行，为用户带来更加安心、可靠的驾乘体验。　　卓越的电气特性与应用灵活性　　在电气特性方面，NSUC1500-Q1展现出了非凡的适应性和灵活性。其LIN端口具备-40V~40V过反压耐压能力，确保了在高强度电气环境下的稳健运行。BVDD引脚则支持-0.3V~40V的耐压范围，能够直接接受汽车电池12V供电，极大地简化了系统设计流程，并显著提升了应用部署的灵活性。　　集成高精度ADC，提升信号处理能力　　NSUC1500-Q1内置高性能12位SAR ADC，为氛围灯驱动提供更精准的信号处理支持。在单端模式下，其差分非线性(DNL)控制在-1LSB至0.8LSB之间，积分非线性(INL)则控制在-1.1LSB至1.1LSB范围内，保证了信号处理的高精度和稳定性。而在差分模式下，NSUC1500-Q1的DNL和INL控制范围可达到为-0.8LSB至0.8LSB，能够实现复杂光效场景下更细腻流畅的色彩过渡和亮度调节。　　极致BOM简化，显著降低成本　　纳芯微NSUC1500-Q1以其极致精简的BOM方案，为氛围灯系统带来了显著的成本效益提升与设计优化。除了氛围灯灯珠外，其外围电路仅需5个元器件：3个电容器、1个磁珠、1个防反二极管，以及可选的TVS(瞬态电压抑制)二极管。这一精简的BOM设计，不仅显著削减了系统成本，还得以缩小PCB尺寸，实现了系统成本与性能的完美平衡。　　EMC性能卓越，缩短设计周期　　纳芯微NSUC1500-Q1还提供了针对环境照明的参考设计，在EMC(电磁兼容性)和热性能方面进行了优化。NSUC1500-Q1已经按照CISPR 25：2021标准完成了汽车EMC/EMI各项测试，并以最高等级要求Class 5成功通过测试。其卓越的EMC性能确保了产品在复杂电磁环境下的稳定运行。此外，针对特定应用的参考设计不仅经过精心优化，还充分考虑了客户的实际需求，从而极大缩短了客户的开发周期，为客户节省了宝贵的时间和资源。　　Cortex-M3核心，提升可扩展性　　纳芯微NSUC1500-Q1采用Arm® Cortex® -M3核心，并在此基础上融入了丰富的可扩展性(包括存储和封装选项)，不仅支持灵活的平台设计，也为环境照明应用提供了具有高性价比的解决方案。　　NSUC1500-Q1的主要特性　　32位ARM® Cortex®-M3　　32 KB闪存，2 KB SRAM，2 KB EEPROM，15KB ROM集成UDS引导加载程序　　片上高精度晶振，主频为32MHz　　35KHz 低功耗和低速时钟　　工作电压范围6.0V~28V　　4路高精度电流型LED驱动，最高驱动电流达64mA　　支持16位独立PWM调光和6位模拟调光　　1路12位高精度ADC，采样速率高达1.5Msps　　LIN PHY支持LIN2.x标准和SAE J2602　　支持多种故障诊断，如LIN诊断、RGB诊断和供电电压监测，支持热关断功能　　休眠模式典型功耗20μA　　满足AEC-Q100 Grade 1标准　　封装：QFN20/SOP8/HSOP8
2024-12-16 14:09 阅读量：185
纳芯微参与车身域控制器测试方法团体标准审定，助力汽车电子行业技术创新
行业新闻

纳芯微参与车身域控制器测试方法团体标准审定，助力汽车电子行业技术创新

　　近期，根据《团体标准管理规定》的相关要求，深圳自动化学会组织召开了《车身域控制器场效应管负载能力试验方法(送审稿)》、《车身域控制器通用功率驱动装置测试规程(送审稿)》两项团体标准审定会。比亚迪汽车工业有限公司、苏州纳芯微电子股份有限公司(以下简称“纳芯微”)等12家起草单位共23位代表参加审定会议，审查组一致同意两项团体标准通过审定。　　在现代汽车制造领域，随着智能化和电气化技术的不断进步，汽车内部的功能系统变得越来越复杂，因此引入了域控制(Domain)架构，将汽车功能划分为动力域、底盘域、车身域、座舱域和自动驾驶域，各由专门的域控制器(Domain Controller)管理。然而，这种划分导致车身布线复杂，随着汽车电子部件数量增加，往往由于缺乏统一标准而导致兼容性问题，对系统可靠性带来了不少挑战。　　为解决这些问题，推动国产汽车行业发展，制定相关控制系统标准尤为重要。11月5日，纳芯微作为起草单位之一，参与了由深圳自动化学会组织的《车身域控制器场效应管负载能力试验方法(送审稿)》和《车身域控制器通用功率驱动装置测试规程(送审稿)》两项团体标准的审定会议。此次会议严格遵循《团体标准管理规定》的相关要求，旨在推动汽车行业的技术标准化与创新发展。　　本次团体标准审定会汇聚了来自学术界与产业界的权威专家，包括深圳市鹏城技师学院先进制造学院原院长、高级工程师李云峰，哈尔滨工业大学(深圳)机电工程与自动化学院执行院长楼云江教授，澳门科技大学工程科学系主任、澳门系统工程研究所伍乃骐教授(IEEE Fellow)等多位知名学者与行业领袖。会议由李云峰担任专家审查组组长，深圳自动化学会秘书长贺艳萍主持。　　纳芯微参与了此次线上与线下结合的审定会议。《车身域控制器场效应管负载能力试验方法》旨在通过科学有效的测试方法，确保车身域控制器中的场效应管能够稳定承受实际工作负载，提升汽车控制系统的可靠性。《车身域控制器通用功率驱动装置测试规程》则致力于规范功率驱动装置的设计与性能评估，推动产品质量提升及技术创新。　　专家组认为：经过对两项团体标准的逐条讨论与细致审查，起草单位提交的标准文档资料齐全，编制过程规范，技术定位准确，框架合理，内容完整且具有可操作性。审查组一致同意两项团体标准通过审定，并建议起草单位根据审定意见进行进一步修改完善，以尽快形成标准报批稿上报并发布实施。　　作为汽车芯片标准体系建设研究工作单位之一，纳芯微也积极参与《汽车芯片环境及可靠性通用规范》、《电动汽车用功率驱动芯片技术要求及试验方法》、《汽车LIN收发器芯片技术要求及试验方法》等多项国家标准、行业标准的起草和修订，与行业伙伴共同推动汽车电子等行业的质量提升和技术创新。纳芯微致力于成为汽车产业首选的供应链合作伙伴，以系统级理解、整体解决方案、多年车规芯片量产经验和稳定的质量表现，助力汽车客户提升差异化竞争力，共赢市场机遇，共赴绿色可持续的电动化未来。
2024-11-21 13:44 阅读量：299
纳芯微联合芯弦推出NS800RT系列实时控制MCU
行业新闻

纳芯微联合芯弦推出NS800RT系列实时控制MCU

　　纳芯微今日宣布联合芯弦半导体(ChipSine)，推出NS800RT系列实时控制MCU。该系列MCU凭借更加高效、功能更强大的实时控制能力和丰富的外设，使工程师能够在光伏/储能逆变器、不间断电源、工业自动化、协作机器人、新能源汽车大/小三电、空调压缩机等系统中，实现皮秒(万亿分之一秒)级别的PWM控制，从而显著提升系统运行精度和效率。　　NS800RT系列实时控制MCU的首发型号包括NS800RT5039，NS800RT5049和NS800RT3025，分别采用单颗主频为260MHz和200MHz的Arm Cortex-M7内核，支持分支预测、DSP指令集和FPU。NS800RT系列还配备了256KB SRAM，32KB高速缓存(I-Cache, D-Cache)和最高256KB的超大紧耦合内存(ITCM, DTCM)，通过更快的读写速度，显著提升了内核综合处理性能。该系列器件符合车规AEC-Q100认证标准，支持汽车ISO26262 ASIL B与工业IEC61508 SIL2等级的功能安全，并且内设AES-128/256和TRNG算法，进一步提升了信息安全。　　集成数学加速核，显著提升DSP性能　　除了搭载Arm Cortex-M7内核外，NS800RT系列的一大亮点是额外集成了一个支持浮点运算的硬件数学加速核(eMath)，相比通用Arm Cortex-M7的数学运算能力，在三角函数、开方、指数、对数、傅里叶变换(FFT)、矩阵运算、FIR滤波等数字信号处理运算中有大幅算力提升。　　丰富的外设支持，实现超高精度PWM控制　　NS800RT系列实时控制MCU集成了丰富的外设，包括16对互补/32路独立PWM输出，其中高精度HRPWM有16路;3个12位ADC，采样速率高达5MSPS，INL和DNL低至±1.5LSB，支持高达34个采样通道;2个12位DAC，采样速率1MSPS，INL低至±1.5LSB;7对(14个)高速模拟比较器CMPSS，带DAC与斜波发生器;3路放大倍数可编程的差分输入运放(PGA);8个Sigma-Delta滤波器模块(SDFM)输入通道;以及两个全温度范围内精度可达±1%的高精度时钟。　　在一系列高精度外设的加持下，NS800RT系列可实现100皮秒的高精度PWM控制，从而支持各种对高效率、高细分、高控制精度应用的需求，更加适配基于SiC和GaN功率器件打造的数字电源和电机控制系统。　　完善的技术资源，加速用户上手和开发　　纳芯微和芯弦联合推出了一系列技术资源和开发套件，以帮助用户快速上手并进行系统开发，包括全面的SDK开发套件;支持KEIL，IAR，GCC/Eclipse的IDE工具链;系统评估板等各种软硬件支持。相关技术资料可联系邮箱sales@novosns.com获取。　　NS800RT系列实时控制MCU选型　　NS800RT系列实时控制MCU首发型号NS800RT5039，NS800RT5049和NS800RT3025分别提供工规和满足AEC-Q100 Grade 1认证的车规版本，具体选型如下。
2024-11-21 11:57 阅读量：413
热门分类
盒子，外壳，机架 电缆，电线 电路保护 连接器，互连器件 开发套件 机电产品 嵌入式解决方案 风扇，热管理 光电元件 其它 无源元件 电源 半导体 传感器，变送器 测试与测量
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
TL431ACLPR Texas Instruments
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
型号 品牌 抢购
TPS63050YFFR Texas Instruments
BP3621 ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
原厂授权品牌
更多授权品牌>>
资讯排行榜
  • 周排行榜
  • 月排行榜

相关百科
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年，现 有超过3500家优质供应商，收录600万种产品型号数据，100 多万种元器件库存可供选购，产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等，为广大客户提供一站式购 销服务。